1、命名空间产生的原因

​ 在C/C++中，变量、函数和后面要学习的类都是大量存在的，这些变量、函数和类的名称都存在于全局作用域中，可能会导致很多冲突。使用命名空间的目的是对标识符的名称进行本地化，以避免命名冲突或者名字污染，namespace关键字的出现就是针对这种问题的。

2、命名空间的定义

​ 定义命名空间，需要使用到namespace关键字，后面跟命名空间的名字，然后接一对{}即可，{}中即为命名空间的成员。

注：同一个命名域中不能定义同名的变量

//1.普通的命名空间
namespace N1 // N1为命名空间的名称
//命名空间中的内容，既可以定义变量，也可以定义函数
int a;
int Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}
 
//2.命名空间可以嵌套
namespace N2
{
	int a;
	int b;
	int Add(int left, int right)
	return left + right;
}
 
namespace N3
{
	int C;
	int d;
	int Sub(int left， int right)
	return left - right;
}
 
//3.同一个工程中允许存在多个相同名称的命名空间，编译器最后会合成同一个 命名空间中。
namespace N1
{
	int Mu1(int left， int right)
	return left *right;
}

	**注：<mark>一个命名空间就定义了一个新的作用域，命名空间中的所有内容都局限于该命名空间中。</mark>**

3、命名空间的使用

命名空间的使用有三种方式:
 
1.加命名空间名称及作用域限定符（比较麻烦，不够便捷）
int main(
{
	printf("%d\n", N::a);
	return 0;
}
 
2.使用using将命名空间中成员引入（项目中经常使用，是1和3方法的折中）
using N::b;
int main(
{
	printf("%d\n"，N::a);
	printf("%d\n"，b);
	return 0;
}
 
3.使用using namespace命名空间名称引入（最便捷，但是在大项目中不推荐）
using namespce N;
int main()
{
	printf("%d\n", N::a);
	printf("%d\n", b);
	Add(10，20);
	return 0;
}

输入输出

说明:

1. 使用cout标准输出(控制台)和cin标准输入(键盘) 时，必须包含< iostream >头文件以及std标准命名空间。
2. 注意：早期标准库将所有功能在全局域中实现，声明在 .h 后缀的头文件中，使用时只需包含对应头文件即可，后来将其实现在std命名空间下，为了和C头文件区分，也为了正确使用命名空间,规定C++头文件不带h；旧编译器(vC 6.0)中还支持<iostream.h>格式，后续编译器已不支持，因此推荐使 iostream+std 的方式。
3. 使用C++输入输出更方便,不需增加数据格式控制，比如:整形--%d, 字符--%c

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int a;
    doub1e b;
    char C;
    cin>>a;
    cin>>b>>C;
    cout<<a<<end1;
    cout<<b<<" "<<c<<endT;
    return 0;
}

缺省参数

1、缺省参数概念

​ 缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个默认值。在调用该函数时,如果没有指定实参则采用该默认值，否则使用指定的实参。

void TestFunc(int a = 0)
{
	cout<<a<<end1 ;
}
int main()
{
	TestFuncO(); // 没有传参时，使用参数的默认值
	TestFunc(10); // 传参时，使用指定的实参
	return 0;
}
 

2、缺省参数分类

●全缺省参数

void TestFunc(int a = 10，int b = 20，int C = 30)
{
	cout<<"a = "<<a<<end1;
	cout<<"b = "<<b<<end1;
	cout<<"c = "<<c<<end1;
}

●半缺省参数

void TestFunc(int a，int b = 10，int C = 20)
{
	cout<<"a = "<<a<<end1;
	cout<<"b = "<<b<<end1;
	cout<<"c = "<<c<<end1;
}
 

注意:

1. 半缺省参数必须从右往左依次来给出，不能间隔着给
2. 缺省参数不能在函数声明和定义中同时出现

//a.h
void TestFunc(int a = 10);
// a.cpp
void TestFunc(int a = 20){}
 
注意:如果生命与定义位置同时出现，恰巧两个位置提供的值不同，那编译器就无法确定到底该用那个缺省值。
值。

3. 缺省值必须是常量或者全局变量

4. C语言不支持(编译器不支持)

函数重载

1、函数重载概念

​ 函数重载是函数的一种特殊情况，C++ 允许在同一作用域中声明几个功能类似的同名函数，这些同名函数的形参列表(参数个数或类型或顺序)必须不同，常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题。

int Add(int 1eft, int right)
{
	return left+right ;
}
 
doub1e Add(double 1eft， double right)
{
	return 1eft + right ;
}
 
1ong Add(1ong 1eft， 1ong right)
{
	return 1eft + right ;
}
 
int main(
	Add(10，20);
	Add(10.0, 20.0);
	Add(10L，20L);
	return 0;
}

注：缺省不符合重载条件

2、名字修饰

现在我们想一个问题，为什么C语言不支持函数重载而C++支持呢？ 这就引入了名字修饰这个技术。

1. 实际我们的项目通常是由多个头文件和多个源文件构成，而通过我们C语言学习的编译链接,我们可以知道，[ 当前a.cpp中调用了b.cpp中定义的Add函数时]，编译后链接前，a.o的目标文件中没有Add的函数地址，因为Add是 在b.cpp中定义的，所以Add的地址在b.o中。那么怎么办呢?

2. 所以链接阶段就是专[门处理这种问题，链接器看到a.o调用Add,但是没有Add的地址，就会到b.o的符号表中找Add的地址，然后链接到一起。

3. 那么链接时，面对Add函数,连接器会使用哪个名字去找呢?这里每个编泽器都有自己的函数名修饰规则。

4. 由于Windows下vs的修饰规则过于复杂，而Linux 下gcc的修饰规则简单易懂，下面我们使用 了gcc演示了这个修饰后的名字。

5. 通过下面我们可以看出gcc的函数修饰后名字不变。而g+ +的函数修饰后变成[ Z+函数长度+函数名+类型首字母]。

6. 通过这里就理解了C语言没办法支持重载，因为同名函数没办法区分。而C++是通过函数修饰规则来区分，只要参数不同，修饰出来的名字就不一样,就支持了重载。
7. 另外我们也理解了，为什么函数重载要求参数不同!而跟返回值没关系。

3、extern "C"

​ extern "C" 是 C++ 中的一个语言特性，用来指定一个函数或变量的名称按照C语言的命名规则进行编译和链接，而不是C++的命名规则。

​ 在 C++ 中，函数和变量的名称会被编译器进行一定的改编，包括名称的修饰和命名空间的处理等。这种名称改编的机制是为了支持 C++ 的一些特性，如函数重载、模板等。

​ 但有时候我们需要在 C++ 中使用C语言编写的函数或库，此时需要使用 extern "C" 来告诉编译器按照C语言的命名规则进行编译和链接。这样做可以保证C++ 代码能够正确地调用C语言的函数或库，并且能够正确地处理函数重载、命名空间等问题。

​ 举个例子，如果我们有一个C语言编写的函数名为 foo，在 C++ 中想要调用该函数，就可以使用以下方式来声明该函数：

extern "C" void foo(int arg1, int arg2);

​ 这样，编译器就会按照C语言的命名规则来编译和链接该函数，使得 C++ 代码能够正确地调用该函数。

​ 有时候在C++工程中可能需要将某些函数按照C的风格来编译，在函数前加extern "C",意思是告诉编译器,将该函数按照C语言规则来编译。比如：tcmalloc是google用C++实现的一个项目，他提供 tcmallc 和 tcfree 两个接口来使用，但如果是C项目就没办法使用，那么他就使用extern “C"来解决。

extern "C" int Add(int 1eft， int right); 
 
int main()
{
	Add(1,2);
	return 0;
}
链接时报错: error LNK2019:无法解析的外部符号_Add,该符号在函数. main 中被引用

引用

1、引用概念

​ 引用不是新定义一个变量,而是给已存在变量取了一个别名，编译器不会为引用变量开辟内存空间，它和它引用的变量共用同一块内存空间。比如:李逵，在家称为"铁牛",江湖上人称"黑旋风"。

类型&引用变量名(对象名) =引用实体;

void TestRef()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;//<===定义引用类型
	
	printf("%p\n"，&a);
	printf("%p\n", &ra);
}

​ 注意:引用类型必须和引用实体是同种类型的。

2、引用特性

• 引用在定义时必须初始化。
• 一个变量可以有多个引用。
• 引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体。

void TestRefO
{
	inta=10;
	// int& ra; //该条语句编译时会出错
	int& ra = a;
	int& rra = a;
	printf("%p %p %p\n"， &a, &ra, &rra);
}

3、常引用

void TestConstRef ()
{
	const int a = 10;
	//int& ra = a; // 该语句编译时会出错，a为常量,因为权限放大了
	const int& ra = a;
	// int& b = 10; //该语句编译时会出错，b为常量，也是权限放大了
	const int& b = 10;
	double d = 12.34;
	//int& rd = d; // 该语句编译时会出错，类型不同
	const int& rd = d;
}

这里涉及到一个知识点：

在显隐式类型转换时候，不是直接将被转化的变量改变类型，而是创建一个目标类型的临时变量，再将这个临时变量赋给引用对象或目标变量。

注：临时变量具有常性，所以引用时候要用const修饰引用变量。

4、使用场景

1. 做参数

void Swap(int& 1eft, int& right)
{
	int temp = 1eft;
	1eft = right;
	right = temp;
}

2. 做返回值

int& Count()
{
	static int n = 0;
	n++;
	// .....
	return n;
}

下面代码输出什么结果？为什么？

int& Add(int a, int b)
{
	int C= a+ b;
	return C;
}
int main()
{
	int& ret = Add(1，2);
	Add(3，4);
	cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<end1;
	return 0;
}

​ 这里结果是打印出一个随机值，因为这里返回的是一个引用，而c是在函数里面给出的，出了函数，他的栈帧就销毁了，而把他的引用赋给了ret显然这是内存泄露的问题。

注意:如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还未还给系统，则可以使用引用返回，如果已经还给系统了，则必须使用传值返回。

5、传值与传引用的区别

当参数和返回值都是比较大的变量时候，传引用传参和传引用做返回值还可以提高效率。只要符合条件，尽量用引用传参传返回值。

6、引用和指针的区别

​ 在语法概念上引用就是一个别名, 没有独立空间，和其引用实体共用同一块空间。

int main(
	int a=10;
	int& ra = a;
	
	cout<<"&a = "<<&a<<end1;
	cout<<"&ra = "<<&ra<<end1;
	return 0;
}

​ 在底层实现.上实际是有空间的，因为引用是按照指针方式来实现的。

int main(
	int a=10;
	
	int& ra = a;
	ra = 20;
	
	int* pa = &a;
	*pa = 20;
	
	return 0;
}

由此可印证上面的两个特点。

引用和指针的不同点:

1. 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。
2. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
3. 引用在初始化时引用一个实体后，就不能再引用其他实体，而指针可以在任何时候指向任何一个同类型实体
4. 没有NULL引用，但有NULL指针
5. 在sizeof中含义不同:引用结果为引用类型的大小，但指针始终是地址空间所占字节个数(32位平台下占4 个字节)
6. 引用自加即引用的实体增加1，指针自加即指针向后偏移-个类型的大小
7. 有多级指针，但是没有多级引用
8. 访问实体方式不同，指针需要显式解引用,引用编译器自己处理
9. 引用比指针使用起来相对更安全

内联函数

1、概念

​ 以inline修饰的函数叫做内联函数， 编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开，没有函数压栈的开销,内联函数提升程序运行的效率。

如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数,在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。

2、inline的特性

1. inline是一种以空间换时间的做法，省去调用函数额开销。所以代码很长或者有循环/递归的函数不适宜使用作为内联函数。
2. inline对于编译器而言只是一个建议,编译器会自动优化，如果定义为inline的函数体内有循环/递归等等，编译器优化时会忽略掉内联。
3. inline不建议声明和定义分离，分离会导致链接错误。因为inline被展开, 就没有函数地址了，链接就会找不到。

// F.h
#include <iostream>
using namespace std;
inline void f(int );
 
// F.cpp
#include "F.h"
void f(int)
{ 
	cout << i << end1;
}
 
// main.cpp
#include "F.h"
int main()
{
	f(10);
	return 0;
}
链接错误: main.obj : error LNK2019:无法解析的外部符号"void _ cdec1 f(int)" (?f@@YAXH@Z)，该符号在函数_ main 中被引用

​ inline其实让我们想起C语言一个功能，那就是宏，那么为什么C++会建议舍弃宏，转而使用const以及inline呢，让我们看看宏的优缺点：

优点:

1. 增强代码的复用性。
2. 提高性能。

缺点:

1. 不方便调试宏。(因为预编译阶段进行 了替换)
2. 导致代码可读性差，可维护性差，容易误用。
3. 没有类型安全的检查。

auto关键字（C++11）

1、auto简介

​ 在早期C/C++中auto的含义是:使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，但遗憾的是一直没有人去使用它，大家可思考下为什么?

​ C++11中，标准委员会赋予了auto全新的含义即: auto不再是一个存储类型指示符，而是作为一个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得。

2、auto的使用细则

1. auto与指针和引用结合起来使用 用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须加&。

int main()
{
	int x=10;
	auto a = &x;
	auto* b = &x;
	auto& C = x;
	//typeid是个函数，可以查看变量的类型
	cout << typeid(a) .name() << end1;//指针变量
	cout << typeid(b) .name() << end];//指针变量
	cout << typeid(c) .name() << end1 ;//引用，但是C还是int类型
	*a = 20;
	*b = 30;
	C=40;
	return 0;
}

2. 在同一行定义多个变量

​ 当在同一行声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译器实际只对第一个类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量。

void TestAuto()
{
	auto a=1,b=2;
	auto C = 3，d = 4.0; // 该行代码会编译失败，因为C和d的初始化表达式类型不同
}

3、auto不能推导的场景

1. auto不能作为函数的参数

此处代码编译失败，auto不能作为形参类型，因为编译器无法对a的实际类型进行推导
 
void TestAuto(auto a)
{}

2. auto不能直接用来声明数组

void TestAuto()
{
	int a[] = {1,2,3};
	auto b[] = {4，5，6};
}

3. 为了避免与C++98中的auto发生混淆，C++11只保留了auto作为类型指示符的用法。

4. auto在实际中最常见的优势用法就是跟以后会讲到的C++11提供的新式for循环，还有lambda表达式等进行配合使用。

基于范围的for循环(C++11)

1、范围for的语法

	在C++98中如果要遍历一个数组， 可以按照以下方式进行:

void TestFor(
	intarray[]={1,2，3，4，5};
	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof (array[0]); ++i)
		array[i] *= 2;
		
	for (int* p = array; p < array + sizeof(array)/ sizeof (array[0]); ++p)
		cout << *p << end]; 
}

​ 对于一个有范围的集合而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因此C++11中引入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号” :”分为两部分:第一部分是范围内用于迭代的变量,第二部分则表示被迭代的范围。

void TestFor ()
{
	intarray[]={1,2,3，4，5};
	for(auto& e : array)
		e *=2;
	for(auto e : array)
		cout<< e << " ";
}

2、范围for的使用条件

1. for循环迭代的范围必须是确定的 对于数组而言，就是数组中第一个元素和最后一个元素的范围;对于类而言,应该提供begin和end的方法，begin和end就是for循环迭代的范围。 注意:以下代码就有问题,因为for的范围不确定

void TestFor(int array[])
{
	for(auto& e : array)
	cout<< e <<end1;
}

2. 迭代的对象要实现++和==的操作。(关于迭代器这个问题，以后会讲,现在大家了解一下就可以了)

C++98中的指针空值

​ 在良好的C/C++编程习惯中,声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值,否则可能会出现不可预料的错误，比如末初始化的指针。如果一个指针没有合法的指向，我们基本都是按照如下方式对其进行初始化:

void Testptr()
{
	int* p1 = NULL;
	int* p2 = 0;
}

​ NULL实际是一个宏， 在传统的C头文件(stddef.h)中， 可以看到如下代码:

#ifndef NULL
#ifdef _cp1usplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif

​ 可以看到NULL可能被定义为字面常量0,或者被定义为无类型指针(void*)的常量。不论采取何种定义，在使用空值的指针时，都不可避免的会遇到一些麻烦,比如:

void f(int)
{
	cout<<"f(int)"<<end1;
}
void f(int*)
{
	cout<<"f(int*)"<<end7;
}
int main(
	f(0);//f(int)
	f(NULL);//f(int)
	f((int*)NULL);//f(int*)
	return 0;
}

​ 程序本意是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0， 因此与程序的初衷相悖。